ADOLFO DURAN M.Tcnico SuperiorSISTEMAS DE DISTRIBUCIONVARIABLE*

Fundamentalmente, cuanto mayor es la cantidad de aire que ingresa al cilindro, mayor ser la potencia que desarrolla el motor. El sistema de distribucin que sincroniza el movimiento de los pistones con el movimiento de la vlvulas y est formado principalmente por el eje cigeal, los ejes de levas y vlvulas del motor, es el sistema que influye principalmente en el ingreso de aire al motor. Introduccin *

Cuanto ms rpido gira un motor, ms difcil resulta llenar los cilindros, puesto que las vlvulas abren y cierran mucho ms rpido.

Lo ideal es que la vlvula de admisin se abra un poco antes del inicio de la carrera de admisin y se cierre mucho despus, para ayudar as en el llenado del cilindro.

La vlvula de escape debe abrirse un poco antes de iniciarse la carrera de escape y cerrarse un poco despus de finalizar la carrera de escape, para facilitar el vaciado de los cilindros.

Sin embargo en un motor convencional una vez definidos los ngulos de cruce, estos no pueden ser modificados con el motor funcionando.Mecanismo de distribucin en un motor convencional*

Distribucin de vlvulas en un motor convencionalPMSPMI694031Cierre de la vlvulade admisin (RCA).Apertura de la vlvulade admisin (AAA).Cierre de la vlvulade escape (RCE).Apertura de la vlvulade escape (AAE)EscapeCompresinAdmisinCombustin*

Debido a las diferentes velocidades a las que se somete el funcionamiento del motor, los momentos ideales de apertura y cierre de vlvulas tambin cambian.

Lo que hace la distribucin variable es adelantar o retrasar, el momento de apertura y cierre de las vlvulas en funcin del rgimen del motor.

Estos cambios los realiza mientras el motor est en funcionamiento.*Mecanismo de distribucin en un motor con distribucin variable

El ngulo de cruce de vlvulas tiene lugar en el inicio del tiempo de admisin, cuando la vlvula de admisin esta empezando a abrirse y la de escape no se ha cerrado por completo. Los motores de serie tienen un cruce de vlvulas de 15 a 30 grados para un funcionamiento estable en ralent, economa de combustible, pero tienen un rendimiento muy pobre en altas revoluciones. En los vehculos de carreras el ngulo de cruce entre la vlvula de admisin y la de escape va de 60 a 100 grados. Cruce de vlvulas Un ngulo de cruce mayor proporciona un llenado mas eficaz del cilindro y mayor rendimiento a altas revoluciones, pero produce poco vaco en ralent , generando un funcionamiento inestable en bajas revoluciones y un consumo elevado de combustible. *

Clasificacin de los sistemas de distribucin variable*

MOTORES CON ESTA TECNOLOGA*

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Sistemas de distribucin variable con desplazamiento del rbol de levas En este sistema uno de los ejes de levas (generalmente el de admisin) o en algunos casos los dos (el de admisin y el de escape) lleva en la parte delantera un controlador que tiene 4 aspas y puede girar unos 40 grados. Cuando el controlador tiene 3 aspas, podr girar hasta 60 grados.CONTROLADOR CON 4 ASPASCONTROLADOR CON 3 ASPAS*

Sistemas de distribucin variable con desplazamiento del rbol de levasRegulacin continua.- En estos sistemas de distribucin variable, el cambio de 0 a 40 grados es repentino, es decir que solo tienen dos estados:1.- Totalmente retrasado y con poco ngulo de cruce, para bajas y medias RPM (0 ).2.- Totalmente adelantado y con mayor ngulo de cruce a partir de 4.000 o mas RPM (40 ) . En este caso, el cambio de 0 a 40 es muy repentino o violento, pero solo ocurre una vez que se supera una cierta revolucin del motor, que generalmente est por encima de las 4.000 rpm.Regulacin gradual.- En estos sistemas, el cambio de 0 a 40 grados se produce gradualmente, es decir que el movimiento del eje de levas es progresivo o paso a paso, el ngulo de cruce aumenta o disminuye continuamente. En funcin de las variaciones del funcionamiento del motor.SI EL EJE DE LEVAS LLEVA UN CONTROLADOR, SIGNIFICA QUE TIENE DESPAZAMIENTO DEL EJE DE LEVAS*

Sistemas de distribucin con alzada variable de vlvula Regulacin continua.- En estos sistemas de alzada variable, el cambio de la leva pequea hacia la leva mas alta (cambio de altura de la vlvula) es repentino, es decir que solo tienen dos estados:1.- Apagado, cuando la vlvula se abre en base a la altura de la leva pequea (poca alzada), esto sucede desde ralent hasta que alcanza las 5.000 o mas revoluciones.2.- Encendido, cuan la vlvula se abre en base a la altura de la leva ms alta (alzada mayor), esto generalmente sucede en altas revoluciones 5.000 o mas.

SI LOS EJES DE LEVAS TIENEN UNA LEVA ADICIONAL Y ESTA ES MAS ALTA, EL SISTEMA ES DE ALZADA VARIABLE *

Diferentes sistemas de distribucin variable de la marca Toyota El sistema VVT es un sistema con desplazamiento del eje de levas de admisin y de regulacin continua.

El sistema VVT i es un sistema con desplazamiento del eje de levas de admisin y de regulacin gradual.

El sistema VVTL i es un sistema de regulacin gradual en el eje de levas y de regulacin continua en la alzada variable de las dos vlvulas (admisin y escape).

El sistema VVT i E es un sistema de regulacin gradual movido por un motor elctrico en el eje de levas de admisin e hidrulico en el eje de levas de escape .

El sistema Valvematic, que usa actuadores hidrulicos para mover los ejes de levas y un motor elctrico para variar gradualmente la alzada de la vlvula.*

Ubicacin de los componentes electrnicos del sistema VVT de ToyotaECU del motorKNKSensor de Ox 1Sensor de Ox 2ISCBobina encendedorSensor de flujo de aireDLC 3Vlvula de control de aceite OCVSensor de posicin del ciguealSensor de posicin del rbol de levasSensor de posicin del obturadorSensor de temperatura de agua*

Sensor de posicin de cigeal Sensor de flujo de aire Sensor de posicin del obturador Sensor de temperatura del refrigeranteSensor de posicin del rbol de levas Sensor de velocidad del vehculo Apertura de vlvulas ideal Correccin Apertura de vlvulasactualVlvula de control de aceite OCVECU del motorRetroalimentacinEsquema del control electrnico.Toda esta informacin que recibe la computadora de los diferentes sensores, le permite controlar a la vlvula de control de aceite OCV, encargada de permitir el movimiento del controlador del eje de levas.*

SISTEMA VVT En este sistema, el controlador lo lleva solo en el eje de levas del lado de admisin, este actuador tiene solamente dos estados: Est totalmente apagado hasta que el motor alcanza las 4.400 rpm de ah hasta las 6.400 rpm se enciende, si la revolucin del motor aumenta mas de este valor, el mecanismo se apaga nuevamente.

Por lo tanto, el ngulo de cruce entre las vlvulas de admisin y escape ser muy reducido hasta las 4.400 rpm y luego el ngulo de cruce aumentar al mximo.

El solenoide que controla al mecanismo tambin permanece apagado en bajas revoluciones y luego se enciende en altas revoluciones dejando entrar la presin hidrulica al controlador. *

SISTEMA VVT*

SISTEMA VVT La vlvula o solenoide OCV que controla al mecanismo tambin permanece apagado hasta que el motor alcanza las 4.400 rpm y luego se enciende dejando entrar la presin hidrulica al controlador para que aumente el ngulo de cruce valvular. *

VERIFICACIN DE LA OCV Para verificar la vlvula o solenoide OCV debemos medir la resistencia del embobinado, cuyo valor debe estar entre 11 y 13 ohmnios. Luego demos sacar la vlvula del motor y aplicar los 12 voltios de la batera, debiendo escucharse el sonido cuando se mueve el mbolo, si observamos con atencin veremos tambin el movimiento del mbolo. Si el mbolo no se mueve, verificar que no existan partculas de carbonilla o metlicas que impiden el movimiento de este eje.*

TERMINALES DE LA OCV*

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SISTEMA VVT-i*

A la ECU del motorPartes del sistema VVT-iVlvula de control de aceite OCVSensor de posicin del ciguealSensor de posicin del rbol de levasControlador de VVT-i*

Culata de un motor con sistema VVT - iEl mecanismo que mueve el eje de levas o controlador del VVT i, se encuentra instalado en el eje de levas de admisin de este motor.*

Controlador del VVT-i El rbol de levas y las paletas forman una sola pieza que puede moverse libremente unos cuantos grados dentro la envoltura del mecanismo del controlador. La envoltura es una pieza solidaria al engranaje que es movida por la cadena o por la correa del mecanismo de distribucin del motor.*

Controlador del VVT-i*

Vlvula de control de aceite (OCV)(Lado de avance)(Lado de retardo)*

Vlvula de control de aceite (OCV)(Lado de avance)(Lado de retardo)DRENAJEDRENAJE*

Operacin de avanceDireccin de giro HORARIO Para que se mueva el eje de levas hacia la posicin de avance, la vlvula de control de aceite debe conectarse a masa o tierra por medio de la ECU. Esto permite empujar el mbolo hacia afuera, comprimiendo el resorte que tiene en la parte delantera y dirigir el aceite por el conducto de color rojo, haciendo girar hacia la derecha el eje de levas.*

Paletas del controlador en posicin de avanceSeguro para fijar las paletas a la envoltura, cuando se apaga el motor y la presin de aceite disminuye. Al encender el motor, este seguro evita que las paletas golpeen contra la envoltura y una vez que la presin de aceite aumenta, el seguro es comprimido y las paletas pueden moverse libremente.Las paletas en este caso se encuentran totalmente giradas hacia la derecha, el eje de levas habr girado en la misma direccin, por lo tanto tiene el mximo ngulo de cruce entre las vlvulas de admisin y las de escape*

Operacin de retardoDireccin de giro ANTIHORARIO Para que se mueva el eje de levas hacia la posicin de retardo, la vlvula de control de aceite debe desconectarse de masa o tierra y ser el resorte el encargado de empujar al mbolo hacia el solenoide, para dirigir el aceite por el conducto de color rojo (en direccin contraria a la grfica de avance), haciendo girar hacia la izquierda el eje de levas.*

Paletas del controlador en posicin de retencin*

Con este movimiento, el sistema VVT-i controla el eje de levas de admisin permitiendo que el ngulo de cruce de la vlvula de admisin aumente hasta unos 60 (del ngulo del cigeal), con relacin a la vlvula de escape.Como opera el VVT-i?*

Diferentes fases de trabajo del VVT-i*

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VENTAJAS DEL VVT-I

(manejo en ciudad) mejorado Economa de 6 % Combustible disminuido NOx 40 % *

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Para verificar el correcto funcionamiento de la vlvula de control de aceite, en especial cuando aparecen cdigos de fallas relacionados con este sistema, podemos medir la resistencia del embobinado para saber si tiene continuidad, el valor de resistencia est entre 5 a 12 ohmnios. Luego con el motor funcionando en ralent podemos aplicar el voltaje de la batera a los dos extremos del embobinado o un voltaje menor a los mismos extremos, cuando la resistencia es menor a 10 ohmnios, para evitar cualquier recalentamiento del embobinado. Cuando se aplica el voltaje, el motor deber cambiar en su funcionamiento (inestable) o es posible que se apague, si esto sucede, significa que el solenoide esta bien y ser necesario verificar el circuito elctrico hasta la computadora. Cuando el motor funciona se puede medir con un frecuencmetro o con un osciloscopio, los hertz que permiten activar o desactivar el solenoide cuando se acelera el motor.*

SISTEMA VVTL-iToyota Celica 2002

Motor 2ZZ-GE*

SISTEMA VVTL-iCulata de un motor 2ZZ-GE de un Toyota Celica.Levas con diferente altura para la alzada variable que tiene regulacin contnua.Leva de alta revolucinLeva de baja y media revolucinALZADA VARIABLE EN LAS VLVULAS DE ADMISIN Y ESCAPE*

El sistema VVL-i usa dos vlvulas OCV, una de ellas por una permite controlar la entrada y salida de presin de aceite al controlador del VVT para el desplazamiento del eje levas y la otra vlvula OCV se usa para controlar la presin de aceite hacia los pasadores de los balancines para aumentar la alzada de las vlvulas de admisin y escape.EL DESPLAZAMIENTO DEL EJE DE LEVASSOLO LO LLEVA EN EL EJE DE ADMISON*

PARTES DEL SISTEMA VVTL-iControlador de VVT-irbol de levas de Admisin con dosLevas de diferente alzadaVlvula de admisinVlvula de escapeEje del balancnMecanismo de cambio de levas (Balancn)rbol de levas de escape con dos levas de diferente alzada*

PARTES DEL SISTEMA VVTL-i*Volante de disparo y sensor de posicin del eje de levasResistencia del sensor de posicin del eje de levas 1.068 ohmniosResistencia de la vlvula OCV de la alzada variable 7.5 ohmniosPosicin de la vlvula OCV de la alzada variable y su sensor de presin de aceite

ARBOLES DE LEVAS CON DOBLE LEVA Los rboles de levas de admisin y escape tienen una leva para baja y media revolucin y otra leva para alta revolucin.Esto le permite tener alzada variable (cambia de leva en altas rpm del motor), esto permite una mayor apertura de la vlvula.Leva de baja y media revolucinLeva de alta revolucinrbol de levas de escaperbol de levas de admisinLeva de baja y media revolucinLeva de alta revolucinControlador de VVT-iEngranaje del eje de levasSensor de posicin del rbol de levas de admisin*

Se ha adoptado un mecanismo de vlvulas del tipo de balancn, mediante el cul ambas vlvulas se abren simultneamente cuando son empujadas por la leva que apoya en el rodillo del balancn.Almohadilla del balancn Eje del balancnAVista de APasador del balancnLaina de ajusteBalancnLaina de ajusteBalancn y Vlvula*Rodillo del balancn

Balancn y Vlvula*Recorrido libreAlmohadilla del balancnResorte comprimido de la almohadilla del balancnEje adicional del balancnBalancn con su rodillo y almohadillaBalancn con su rodillo y almohadilla

En velocidades bajas y medias del motor ( entre 800 y 6000rpm), el pasador del balancn est fuera de lugar empujado por un resorte y el eje tiene un pequeo movimiento libre (no puede abrir la vlvula) y solo trabaja la leva de perfil bajo que empuja al rodillo del balancn.Leva de altas rpm Leva de media y baja rpm Rodillo del balancnLeva de altapasador del balancnSe mueve librementeVista de AAConstruccin y operacinPoca alzada*

En altas revoluciones del motor ( mas de 6000rpm), el pasador del balancn est debajo del eje o buln empujado por la presin de aceite que ingresa por que se abre una segunda vlvula OCV, esto permite empujar desde un principio al balancn, por lo tanto trabaja la leva con perfil mas alto y la alzada de la vlvula es mayor.Leva de altas rpm Leva de media y baja rpm Rodillo del balancnLeva de alta rpmPasador del balancnEl eje empuja directamenteVista de AAConstruccin y operacinMayor alzada*

En altas revoluciones ( mas de 6000rpm), el motor tiene un ligero aumento en la potencia del motor y el torque, si comparamos un motor con VVT i y otro motor con VVTL i.Beneficios*

*TERMINALES DE LAS VLVULAS DE CONTROL DE ACEITE

VVT - iE VVT-iE (Distribucin de vlvulas variable inteligente y con motor elctrico) es una versin del Dual VVT-i con la diferencia que utiliza un actuador elctrico para ajustar y mantener la sincronizacin solo del rbol de levas de admisin. El rbol de levas de escape todava se mueve por la presin hidrulica que controla a un actuador hidrulico como en el VVT - i. Esta forma de tecnologa de distribucin variable fue desarrollado inicialmente para los vehculos Lexus. Este sistema fue introducido por primera vez en el LEXUS LS del 2007 con el motor 1UR FE con 4.600 cc.*

El motor elctrico en el actuador gira junto con el rbol de levas de admisin en el motor. Para mantener la sincronizacin del rbol de levas sin ninguna variacin, el motor del actuador funcionar a la misma velocidad que el rbol de levas. Para adelantar la sincronizacin del rbol de levas, el motor del actuador girar ligeramente ms rpido que la velocidad del rbol de levas. Para retrasar la sincronizacin del rbol de levas, el motor del actuador girar ligeramente ms lento que la velocidad del rbol de levas. La ventaja del sistema elctrico, es que puede funcionar cuando el hidrulico no puede hacerlo: por ejemplo con el motor fro y a un rgimen inferior a 1.000 rpm. *

Segn Lexus, este sistema puede funcionar sea cual sea el rgimen y la temperatura del motor. Cuando retrasa la sincronizacin, lo hace a una velocidad de 50 grados por segundo. Cuando adelanta la sincronizacin lo hace a una velocidad de 150 grados por segundo. Cuando se da arranque se asegura un posicionamiento preciso del rbol de levas para facilitar el encendido, as como una mayor gama total de ajuste. La combinacin de estos factores permite un control ms preciso, lo que resulta en una mejora de la economa de combustible tanto, la potencia del motor y el rendimiento de las emisiones.*

*Localizacin de componentes principales del sistema VVT-iE

*Motor elctrico del banco # 1Motor elctrico del banco # 2

VALVEMATIC Es un nuevo sistema que controla elctricamente solamente, la alzada de la vlvula de admisin, el motor est en la parte posterior del eje de levas del lado de admisin.

La vlvula puede tener mltiples alturas en pasos progresivos.

El sistema Dual VVT i se mantiene con los actuadores hidrulicos en la parte delantera de los ejes de levas.

La familia de los motores ZR usa el sistema valvematic. Como el 1ZR, el 2ZR y el 3ZR-FAE, que incorporan la letra A por el uso del sistema valvematic. *

VALVEMATIC El 3ZR- FAE es un motor valvematic de 2.0 litros, que genera 158 HP a 6200rpm. Comparado con el 3ZR - FE, que genera 143 HP con solo el Dual VVT i.

Algunos ejemplos de los autos que traern estos motores a partir del 2007 son:Toyota AllionToyota PremioToyota RAV4Toyota AvensisToyota WishToyota VoxyToyota Noah *

El sistema Valvematic ofrece un ajuste continuo en la vlvula de admisin, para elevar el volumen de ingreso de aire y mejorar la eficiencia del combustible, mediante el control de la mezcla. El sistema se us por primera vez el 2007 en el Noah y ms tarde a principios de 2009 en la familia de motores ZR utilizado en el Avensis por ejemplo. Este sistema es ms simple en diseo en comparacin con Valvetronic y VVEL, permitiendo que la culata tenga la misma altura. Toyota afirma que mejora un 10% en la potencia del motor, mientras reduce el consumo de combustible de 10.5% en la conduccin normal.*

Valvematic emplea un eje intermedio (zona azul en la imagen) para lograr la elevacin continua de vlvulas variable.

El eje intermedio tiene un balancn de accionamiento para cada cilindro. Cada balancn de actuacin est formado por dos levas oscilantes y un rodillo.

Las levas oscilantes pueden girar con relacin al eje intermedio, gracias a unos engranajes internos, mientras que el rodillo se mueve en direccin contraria posicin y quien pone en movimiento al eje intermedio es un motor elctrico acoplado a un extremo de este eje.*

Se puede apreciar que los hilos del engranaje del rodillo y las levas oscilantes, estn en direcciones opuestas. Esto significa que las levas oscilantes se mueven en una direccin y el rodillo se mueve en otra direccin. Cuando el motor elctrico mueve el eje intermedio en una direccin, el rodillo y las levas oscilantes se acercan o tienen un ngulo mas cerrado, que dar lugar a una alzada mnima de la vlvula.Eje de levasRodilloPoca AlzadaLeva OscilanteEje intermediongulo reducido del centro delrodillo a la punta de la leva Cuando el eje intermedio, se mueve en direccin contraria, el rodillo y las levas oscilantes se alejan o tienen un ngulo mas abierto, aumentando la alzada de la vlvula de admisin desde 0.97mm a 11mm para un mejor llenado de los cilindros.Mayor Alzadangulo mas amplio del centro del rodillo a la punta de la leva* Dependiendo de las caractersticas de los motores, la alzada normal de las vlvulas generalmente est entre 5 a7 mm.

Durante condiciones de carga ligera, como en ralent, la vlvula solo se abre 1 milmetro y es la mariposa del acelerador quien controla con mayor precisin el volumen del flujo de aire que ingresa al motor.

Para cargas medias a altas, la mariposa del acelerador se abreFUNCIONAMIENTOcompletamente y el volumen del flujo de aire que ingresa al motor, es controlado por la elevacin de la vlvula, es decir que a mayor revolucin, mayor ser la alzada de la vlvula, hasta llegar a los 11 milmetros.

Cuando se compara la sincronizacin variable de vlvulas VVT accionada hidrulicamente y este mecanismo electromecnico que permite variar la altura de la vlvula, existe un retraso en el mecanismo hidrulico, pero la combinacin de ambos mejora el rendimiento del motor. *

*MOTOR VALVEMATIC

MOTOR VALVEMATIC*

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